KR102654305B1 - 펌프스테이션 - Google Patents

펌프스테이션 Download PDF

Info

Publication number
KR102654305B1
KR102654305B1 KR1020230126537A KR20230126537A KR102654305B1 KR 102654305 B1 KR102654305 B1 KR 102654305B1 KR 1020230126537 A KR1020230126537 A KR 1020230126537A KR 20230126537 A KR20230126537 A KR 20230126537A KR 102654305 B1 KR102654305 B1 KR 102654305B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat medium
temperature
circulation
pipe
sensor unit
Prior art date
Application number
KR1020230126537A
Other languages
English (en)
Inventor
박명군
오광철
이호석
명관 이
최은택
Original Assignee
박명군
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박명군 filed Critical 박명군
Priority to KR1020230126537A priority Critical patent/KR102654305B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102654305B1 publication Critical patent/KR102654305B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/07Arrangement or mounting of devices, e.g. valves, for venting or aerating or draining
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/50Preventing overheating or overpressure
    • F24S40/58Preventing overpressure in working fluid circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/40Arrangements for controlling solar heat collectors responsive to temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/80Arrangements for controlling solar heat collectors for controlling collection or absorption of solar radiation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/30Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

본 발명은 태양열을 집열하는 집열기에 저온열매체를 공급하고 집열기에서 열교환된 고온열매체를 축열기에 공급하는 펌프스테이션으로써,
제1순환관에 설치된 메인펌프를 중심으로 하부는 열매체 순환라인에 열매체를 충진하는 열매체충진모듈로 구성되고, 상부는 저온열매체를 순환시키는 저온열매체순환모듈로 구성되며, 상기 제1순환관에 인접하는 제2순환관을 구비하고, 상기 제2순환관이 고온열매체를 축열조에 공급하는 고온열매체순환모듈로 구성되는 기술적인 특징이 있다.

Description

펌프스테이션{pumpstation}
본 발명은 펌프스테이션에 관한 것이다.
더 상세하게는 주물 성형으로 각 모듈을 구성하는 순환관을 제작하고, 이 순환관에 열매체가 흐르는 유로와, 온도센서부가 설치되는 센서설치부와 압력 및 유량센서가 설치되는 설치돌부를 일체로 구성하고, 순환관의 양단에 유니온관을 구비하는 것으로, 구조 및 구성을 간소화하고, 조립성을 향상시키며, 나아가 이음매가 없어 시공 후 장시간이 흘러도 누수의 염려가 전혀 없는 펌프스테이션에 관한 것이다.
본 발명은 열매체충진모듈과, 저온열매체순환모듈과, 고온열매체순환모듈 그리고 고온열매체순환모듈로 펌프스테이션을 구성하되, 열매체충진모듈을 비롯한 각 순환모듈의 온도와 동작을 검출하여 방열 동작을 제어함으로써, 집열기의 과열을 방지하고, 여기에 펌프스테이션 각 순환모듈의 과열을 방지할 수 있는 펌프스테이션에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 메인펌프, 온도센서부, 유량계, 압력센서부와 같은 각 구성요소의 정상 동작 여부 및 열매체 누수 여부를 지속적으로 모니터링하여 나타낼 수 있는 펌프스테이션에 관한 것이다.
주지하다시피 태양열 축열 시스템은 태양열 집열기를 통해 흡수한 열을 축열조에 저장하여 사용하는 시스템으로, 메인펌프를 사용하지 않는 자연순환식과 메인펌프를 사용하는 강제순환식이 있다.
강제순환식 태양열 축열 시스템은 태양열 집열기, 축열조, 열교환기, 메인펌프를 필수 구성요소로 하여 구성된다.
이러한 강제순환식 축열 시스템은 열교환코일을 갖는 축열조를 이용하게 된다.
태양열 집열기와 열교환코일 사이에 열매체가 순환하는 열매체 순환 경로를 구성한 후, 상기 열매체 순환 경로에 메인펌프 등을 설치하여 구성된다.
이러한 종래 태양열 축열 시스템은, 상기 집열기에서 태양열을 흡수해 가열된 열매체를 메인펌프를 통해 열매체 열교환코일로 순환시켜 열에너지를 교환함으로써 축열조에 축열하게 된다.
이때, 상기 메인펌프는, 집열기의 온도와 축열조의 온도를 검출하여 그 온도차에 따라 상기 메인펌프를 온(on)/오프(off) 시켜 열매체를 순환시킨다.
상기 축열조에 저장된 열에너지는 온수열교환코일을 통해 급수되는 물에 전달되어 뜨거운 물을 유출시키게 된다.
즉, 냉수 유입라인을 통해 유입된 냉수가 온수 열교환코일을 거쳐 가열된 후, 온수 유출라인을 통해 유출됨으로써 뜨거운 물을 공급하게 된다.
상기 온수 유출라인을 통해 유출된 뜨거운 물은 급탕이나 난방에 사용된다.
그러나 상기와 같이 구성된 종래의 태양열 축열 시스템은, 첫째, 집열기, 축열조 및 구성요소가 가열되어 소손 및 파손된다는 문제점이 있고, 둘째, 작업이 어렵고 시간 및 비용이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
셋째, 정밀 제어가 안 되어 축열 효율이 저하된다는 문제점이 있고, 넷째, 메인펌프 동작으로 인한 열 충격이 발생한다는 문제점 및 다섯째, 축열조의 온도 검측이 정밀하지 않아 축열 효율이 저하된다는 문제점 등이 있었다.
이를 다시 상세히 설명하면 다음과 같다.
주지하다시피, 종래 태양열 축열 시스템은 집열기의 온도와 축열조의 온도를 검출하여 메인펌프를 동작시킴으로 인해, 집열기의 온도가 지속적으로 올라가게 되는 문제점 있었다.
즉, 메인펌프는 집열기와 축열조의 온도 차이가 일정 온도 이상이 되어야 하는데, 여름철같이 축열이 충분히 진행된 상태에서는 온도 차이가 없어서 메인펌프가 동작하지 않게 되는데, 이때 집열기에 태양광이 지속적으로 입사되면 집열기의 온도가 지속적으로 올라가 130℃, 많게는 160℃까지 이르게 되어 집열기의 성능을 저하시킴은 물론 파손시키게 된다.
또한, 상기 집열기에서 전도되는 열이 각 구성요소에 전달되어 해당 구성요소를 소손 및 파손시키게 된다.
예를 들어, 집열기와 가깝게 설치되는 안전변은 상기 집열기에서 전도되는 고열로 인해 패킹에 충격이 가해져 터지는 경우가 빈번히 발생한다는 문제점 등이 있었다.
또한, 종래 태양열 축열 시스템의 경우에는 여름철과 같이 집열량이 많을 경우에는 축열조의 온도가 과도하게 올라가고 이로 인해 축열조가 소손 및 파손된다는 문제점이 있었다.
또한, 주지하다시피 종래 태양열 축열 시스템을 구성하는 구성요소들은 기성 제품을 구입하여 조립하여 사용하게 된다. 따라서 조달되는 구성요소들의 구경을 비롯한 특성이 서로 맞도록 구성하여야 하나 적당한 구성요소들이 없을 경우에는 이경니플 등을 사용하여 서로 다른 구경을 맞추게 된다.
이때, 각 구성요소들을 결합할 경우에는 새는 것을 방지하기 위해 테플론 테이프를 일정한 두께로 감은 후 결합하게 된다.
그러나 이와 같이 구성된 종래의 태양열 축열 시스템은, 각 구성요소를 연결할 때 사용한 테플론 테이프에서 누수가 발생한다는 문제점이 있었다. 특히, 테플론 테이프의 두께를 일률적으로 하였다 하더라도 고온과 저온이 반복되는 사용환경에서 그 기능이 저하되어 오랜 시간 사용 시 누수 발생의 원인이 된다는 문제점이 있음은 물론, 이경니플 같은 별도의 부품을 사용하여야 함으로 인해 비용이 상승하고, 작업 시간이 늘어남은 물론, 크기가 커진다는 문제점 등이 있었다.
또한, 종래의 태양열 축열 시스템의 경우에는 집열기의 온도와 축열조의 온도를 검출하여 그 차가 일정 온도 이상일 경우에(예: 10℃) 메인펌프를 온시키고, 일정 온도 이하일 경우에(예: 5℃) 오프 시키게 되는데, 이로 인해 정밀 제어가 어려워 축열 효율이 저하된다는 문제점이 있음은 물론, 메인펌프가 온/오프 됨으로 인해 열충격 발생된다는 문제점 등이 있었다.
즉, 일정 온도차가 발생되면 메인펌프를 100% 온시키고, 그 온도차가 일정 온도 이하게 되면 메인펌프의 동작을 오프시키는 동작을 반복시키게 되는데, 이로 인해 각 온도차에 따른 정밀 제어가 안된다는 문제점 있었다.
또한, 메인펌프 기동 시 가동률 100%로 동작시킴으로 인해 구성요소에 열충격이 발생한다는 문제점이 있어, 이를 방지하기 위한 별도의 부품을 사용하여야 한다는 문제점 등이 있었다.
국내특허 등록특허 제10-0590385호 (가정용 보일러와 연계한 태양열 급탕, 난방 시스템) 국내특허 등록특허 제10-1557754호 (태양열 온수시스템)
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 해결하고자는 하는 과제는 펌프스테이션의 구조 및 구성을 최소화하고 이동 및 운반 그리고 조립이 간편하며 시공 후 장시간이 흘러도 누수의 우려가 전혀 없는 펌프스테이션을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자는 하는 또 다른 과제는 집열기 및 축열조 그리고 펌프스테이션 각 순환모듈의 과열을 방지하며, 나아가 여름철 넘쳐나는 축열량으로 인한 축열조의 축열물질이 끓어 넘침을 방지하고, 화상의 위험을 사전에 차단할 수 있는 안전성이 뛰어난 펌프스테이션을 제공하는데 있다.
본 발명은 태양열을 집열하는 집열기에 저온열매체를 공급하고 집열기에서 열교환된 고온열매체를 축열기에 공급하는 펌프스테이션으로써,
제1순환관에 설치된 메인펌프를 중심으로 하부는 열매체 순환라인에 열매체를 충진하는 열매체충진모듈로 구성되고, 상부는 저온열매체를 순환시키는 저온열매체순환모듈로 구성되며, 상기 제1순환관에 인접하는 제2순환관을 구비하고, 상기 제2순환관이 고온열매체를 축열조에 공급하는 고온열매체순환모듈로 구성되는 기술적인 특징이 있다.
또한, 본 발명은 태양열을 집열하는 집열기에 저온열매체를 공급하고 집열기에서 열교환된 고온열매체를 축열기에 공급하는 펌프스테이션으로써,
제1순환관에 설치된 메인펌프를 중심으로 하부는 열매체 순환라인에 열매체를 충진하는 열매체충진모듈로 구성되고, 상부는 저온열매체를 순환시키는 저온열매체순환모듈로 구성되며, 상기 제1순환관에 인접하는 제2순환관을 구비하고, 상기 제2순환관이 고온열매체를 축열조에 공급하는 고온열매체순환모듈을 포함하며, 상기 제1 및 제2 순환관에 내부 온도를 검출하는 온도센서부와 압력센서부 그리고 유량센서부를 포함하는 센서부가 선택적으로 설치되고, 온도계, 압력계, 유량계가 선택 설치되는 것을 포함하며, 이들 센서부의 신호에 따라 과열을 방지하는 제어부를 포함하는 특징이 있다.
본 발명은 열매체가 흐르는 순환관을 주물 성형하여 유로와, 온도센서부가 설치되는 센서설치부와, 압력 및 유량센서가 설치되는 설치부 그리고 각 순환모듈에 사용되는 분기관을 일체로 구성함으로써, 구조 및 구성을 간소화하고, 조립성을 향상시키며, 나아가 이음매가 없어 시공 후 장시간이 흘러도 누수의 염려가 전혀 없는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 열매체 누수 여부, 메인펌프 정상 동작 여부 및, 온도센서부, 유량센서부, 압력센서부 등의 정상동작 여부를 검출하여 나타낼 수 있는 효과가 있다.
나아가 본 발명은 메인펌프의 동작을 가변 제어함으로써 축열 효율을 상승시키는 효과 및 소프트 스타팅 제어를 통해 열 충격을 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 태양열 집열기의 과열을 방지하고, 여기에 축열조 및 펌프스테이션 각 순환모듈의 과열을 방지하며, 아울러 여름철 넘쳐나는 축열량으로 인한 축열조의 축열 물질이 끓어 넘침을 방지하고 나아가 화상의 위험을 사전에 차단할 수 있는 안전성이 뛰어난 효과가 있다.
본 발명은 과열로 인한 태양열 집열기의 파손을 방지하고 집열기에서 전도되는 열로 인한 소손 및 파손을 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 하나의 케이싱에 열매체를 충진- 순환시키는 모듈 또는/및 온수라인, 축열조가 집약되어 콤팩트하고 이동 및 운반 그리고 조립성이 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 적용된 난방 시스템의 개략도,
도 2는 본 발명이 적용된 난방 시스템의 일측면도,
도 3은 본 발명에 따른 펌프스테이션의 정면도,
도 4는 본 발명에 적용된 충진 및 저온열매체순혼모듈의 단면도,
도 5는 본 발명에 적용된 충진 및 저온열매체순혼모듈 순환관의 정면도,
도 6은 본 발명에 적용되는 온도센서설치부의 단면도,
도 7은 본 발명에 적용되는 열매체충진모듈의 확대 단면도,
도 8은 본 발명에 적용되는 저온열매체순환모듈의 단면도,
도 9은 본 발명에 적용되는 온수순환모듈의 일측면도,
도 10는 본 발명에 따른 충진 및 저온열매체순혼모듈의 순환관의 다른 실시 예를 나타낸 정면도,
도도 11은 본 발명에 따른 충진 및 저온열매체순혼모듈의 다른 실시 예를 나타낸 일측면도
도 12은 본 발명에 따른 컨트롤러를 설명하는 블록도,
도 13는 본 발명에 따른 동작 과정을 설명하는 순서도,
도 14은 본 발명에 따른 표시부 초기화면의 일 실시 예를 나타낸 일측면도,
도 15는 본 발명에 따른 표시부 설정화면의 일 실시 예를 나타낸 일측면도,
도 16은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 일측면도.
본 발명의 기술성 사상을 그 기술적 사상에 따른 구체적인 구성과 실시 예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 실시 예를 들어 설명함에 있어서, 동일, 또는 유사한 구성 및 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 명칭 및 부호를 사용하며, 중복되거나 발명의 의미를 한정적으로 해석되게 할 수 있는 부가적인 설명은 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 생략될 수 있다.
구체적인 설명에 앞서, 본 명세서상에 비록 단수적 표현으로 기재되어 있을지라도 국어 사용에 있어서 단수/복수를 명확하게 구분 짓지 않고 사용되는 환경과 당해 분야에서의 통상적인 용어 사용 환경에 비추어, 발명의 개념에 반하지 않고 해석상 모순되거나 명백하게 다르게 뜻하지 않는 이상 복수의 표현을 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에 기재되었거나 기재될 수 있는 '포함한다', '갖는다', '구비한다', '포함하여 이루어진다' 등은 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 구성요소 또는 그들 조합의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 태양열을 집열하고 열교환을 통해 실내 난방 및 온수 사용을 가능하게 하는 기본 구성과, 일체화 모듈화 그리고 각 모듈을 집약된 콤팩트 한 펌프스테이션을 구성한 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. .
먼저, 본 발명의 펌프스테이션(10)은 열매체충진모듈(100)과, 저온열매체순환모듈(200), 고온열매체순환모듈(300)을 기본 구성하고, 이들은 제1, 제2 순환관(120)(320), 열매체회수관(122), 저온열매체공급관(124), 고온열매체유입관(322), 고온열매체유출관(324)으로 이루어진 순환라인으로 연결되게 되며 여기에 순환라인(104)에 선택적으로 설치되는 센서부와, 계측기가 더 구비되게 된다.
또한, 본 발명은 열교환부가 설치된 축열조(400)와 상기 축열조(400)에서 가열된 온수를 순환 공급하는 온수순환모듈(500) 및 온수를 순환 공급하는 온수라인502)을 더 갖게 된다.
바람직하기로 본 발명의 펌프스테이션(10)은 하나의 라인에 열매체충진모듈(100)과 저온열매체순환모듈(200)을 구비하고, 이 라인을 구성하는 관체는 주물 성형을 통해 제작되어 이음매가 없고, 누수의 염려가 없으며, 나아가 조립 및 교체작업이 용이한 장점을 갖게 된다.
즉 본 발명은 하기 제1순환관(120) 및 제2순환관(320)이 주조를 통해 주물 제작되며, 설계 과정에서 센서설치부와 설치돌부를 함께 성형하는 것이다.
예를 들어 본 발명을 구성하는 열매체충진모듈(100)의 제1순환관(120)은 센서설치부(30)와 설치돌부(30a) 그리고 제1순환관(120)에서 분기되는 분기관(121)이 설계되고, 모형이 제작되며 용해 및 주입 통해 일체로 주물 제작된다.
주물 제작 후 표면을 가공하고, 후 가공 즉 상하 단에 나사산을 형성하여 유니온관(80)을 설치하며, 센서설치부(30) 및 설치돌부(30a)에 홈 또는 구멍을 가공하여 센서 및 계측기 예를 들어 유량계, 압력계 및 온도계가 조립되도록 하는 것이다.
마찬가지로 저온열매체순환모듈(200) 및 고온열매체순환모듈(300)의 순환관 역시 주물로 제작되며, 후 가공을 통해 센서부 및 계측기 등이 설치되게 된다.
한편, 본 발명은 메인펌프(102)를 중심으로 하부에는 열매체순환모듈이, 상부에는 저온열매체순환모듈(200)이 구비되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실 예이고, 메인펌프(102)가 제1순환관(120)의 하단 또는 상단에 구비되는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은 아날로그 및 디지털 방식으로 열매체 순환라인(104) 및 온수라인(502)의 온도, 압력, 유량을 검출하고 확인하며, 센서부로는 온도센서부, 압력센서부, 유량센서부를 구비하고, 아날로그 방식의 계측기 예컨대 온도계, 압력계 및 유량계를 포함하게 된다.
참고로 아날로그 방식의 계측기는 지시계와 눈금으로 온도, 압력, 유량을 표시하고, 디지털 방식은 디지털 신호로 나타내는 표시장치이다.
다음은 본 발명의 각 구성 및 동작에 대한 설명이다.
집열기(20)
본 발명에 따른 펌프스테이션은 집열기와 연계되어 동작하며 난방 및 온수 공급이 가능하다.
본 발명에 적용되는 집열기(20)는 일사에너지를 열로 취득하여 집열기(20) 내부의 배관을 따라 흐르는 저온열매체를 가열하고, 가열된 고온열매체는 축열조(400)에 공급하게 된다.
다시 말해 상기 집열기(20)는 일반적으로 알려진 흡열판과, 투명덮개 및 단열재로 구성되고, 저온열매체가 공급되는 저온열매체공급관(124)이 연결되며, 열전도가 이루어진 고온열매체는 고온열매체순환모듈(300)의 고온열매체유입관(322)으로 송출하여 축열조(400)로 보내지게 된다.
그리고 집열기(20)의 배관 또는 상기 저온열매체공급관(124)에 열매체에 포함된 기포를 빼내 제거하는 에어벤트(22)가 구비되며, 과열방지 및 고장 파손 방지를 위해 온도센서부(41-1)가 설치된다. 온도센서부에 의해 제어는 다시 설명한다.
열매체충진모듈(100)
본 발명에 따른 열매체충진모듈(100)은 열매체를 순환라인(104)에 주입하고, 충진된 열매체는 집열기(20) - 고온열매체순환모듈(300) - 축열조(400) - 저온열매체순환모듈(200)을 순환하며 열교환을 통해 난방수 및 온수 사용이 가능하게 된다.
상기 열매체충진모듈(100)은 내부에 열매체 유로(120-1)가 형성된 제1순환관(120)과, 상기 제1순환관(120)에 설치되는 메인펌프(102)와, 열매체를 주입하는 충진관(140)과, 공기 및 증기 또는 열매체를 배출하는 드레인관(160) 및 개폐밸브(180)로 구성된다.
나아가 열매체충진모듈(100)에는 압력을 측정하는 압력센서부와 제1순환관(120)의 온도를 검출하는 센서부(40) 예를 들어 온도센서부 그리고 압력센서부가 선택적으로 구비될 수 있고, 이와 별도로 측정된 검출값을 외부에서 볼 수 있도록 하는 압력계 및 온도계 그리고 유량계가 선택적으로 더 구비될 수 있다.
그러므로 본 발명은 아날로그 방식으로 사용자 및 관리자 눈으로 확인할 수 있고 자동으로 제어하는 2중 안전장치를 구비하게 된다.
앞서 설명한 바와 같이 본 발명은 제1순환관(120)이 주물 성형되고, 주물 제작된 제1순환관(120) 상하단 각각에 유니온관(80)을 구비하여 메인펌프(102)의 상하단부에 조립됨으로써, 메인펌프(102)를 중심으로 후술하는 저온열매체순환모듈(200)과 열매체충진모듈(100)이 위치하게 된다.
즉 도면을 기준으로 상부측의 제1순환관(120)은 저온열매체순환모듈(200)을 구성하고, 하부측의 제1순환관(120)은 열매체충진모듈(100)을 구성하는 것으로 도시되어 있으나, 그 위치가 정해진 것은 아니다.
경우에 따라서는 그 위치 바뀔 수도 있다. 따라서 본 발명에서는 상부측 하부측으로 구분하지 않고, 제1순환관(120)으로 통일하여 설명한다.
또한, 본 발명의 메인펌프(102)는 반드시 한 상의 제1순환관(120)의 중앙에 위치할 필요는 없다. 상기 제1순환관(120)을 분리하지 않고 일체 성형하고, 메인펌프(102)를 상단 또는 하단에 연결함으로써, 열매체충진모듈(100)과 저온열매체순환모듈(200)이 하나의 순환관에 일체로 구성되는 것도 가능하다.
한편, 상기 제1순환관(120)에는 반드시 유니온관(80)이 구비된다. 이 유니온관(80)은 테플론 테이프가 불필요하며 누수의 우려가 없고 나아가 조립성을 향상시키며 구조를 간소화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 열매체충진모듈(100)은 제1순환관(120)에서 일측으로 분기된 분기관(121)을 구비하게 되면, 상기 분기관(12)은 충진관(140)과 드레인관(160)으로 이들은 상부로부터 순차적으로 구비된다. 또한, 이들 사이의 제1순환관(120)에 개폐밸브(180)를 구성하는 제1개폐밸브(181)가 배치된다.
그러므로 메인펌프(102)가 가동하면, 외부에 설치된 열매체공급탱크로 부터 열매체를 펌핑하고, 열매체는 충진관(140)을 통해 제1순환관(120)을 비롯한 순환라인(104) 전체에 채워지게 된다.
상기 드레인관(160)은 열매체를 주입 과정에서 순환라인(104) 내부의 공기 및 기포를 배출함으로 열매체가 완전 충진되었을 때, 순환라인(104) 내부에 열전도를 방해하는 공기 및 기포가 남아있지 않으며, 열매체 순환도 원활하게 되는 장점이 있게 된다.
상기 개폐밸브(180)는 상기 제1순환관(120)을 개폐하는 제1개폐밸브(181)와 충진관(140)을 개방 또는 폐쇄하는 제2개폐밸브(182) 그리고 드레인관(160)을 개폐하는 제3개폐밸브(183)로 구성되며, 상기 제1개폐밸브(181)는 충진관(140)과 드레인관(160) 사이에 배치되는 것이다.
그러므로 제1개폐밸브(181)를 개방하면 제1순환관(120)이 연통하여 열매체가 흐르고, 이를 폐쇄하면 충진관(140)에서 집열기(20) 방향의 제1순환관(120)은 개방되지만, 제1충진관(140) 아래쪽 충열조 방향으로는 폐쇄되는 것이다.
제1개폐밸브(181)를 폐쇄하고, 제2개폐밸브(182) 및 제3개폐밸브(183)를 개방한 상태에서 열매체를 주입하면, 제3개페밸브의 아래쪽에 제3개폐밸브가 있기 때문에 충진되는 열매체는 본 발명 열매체충진모듈(100)이 설치되고 있는 제1순환관(120)으로부터 집열기(20) - 고온열매체제2순환관(320) - 축열조(400)의 열교환부를 거쳐 다시 순환관 하부 즉 제1개폐밸브(181)의 저면까지 채워지게 된다.
온도센서부 또는 압력센서부를 통해 열매체의 충진 완료가 검출되거나 또는 개방된 제3개폐밸브(183)를 통해 드레인관(160)으로 열매체가 흘러나오면, 열매체가 완전히 충진된 것이며, 이때 제1개폐밸브(181)는 개방되고 제2 및 제3개폐밸브(183)는 폐쇄된다.
한편, 온수 사용 및 난방을 위해 열매체가 고온으로 가열되어 포화 증기가 발생하면 압력이 변화하고 압력변화에 대응하여 자동 또는 수동으로 반드시 증기 및 열매체를 배출하게 된다. 이 상태가 반복적으로 지속되면 열매체는 부족하게 되고, 본 발명에서는 열매체충진모듈(100)을 통해 열매체를 보충하는 것이다.
본 발명에 따른 개폐밸브(180) 및 후술하는 압력조절밸브(242)는 자동, 수동으로 구성될 수 있고, 체크밸브, 볼 밸브, 필링밸브 또는 유압 및 공압밸브 등 순환라인(104)을 정확한 동작으로 개폐할 수 있는 것이면 어떠한 밸브도 적용이 가능하며, 이는 열매체충진모듈(100)에 국한되지 않고 본 발명을 구성하는 모든 펌프스테이션 및 시스템에 설치되는 모든 밸브에 적용되는 것이다.
본 발명에 따른 열매체충진모듈(100)에는 유량센서부 및 유량계가 더 구비될 수 있다. 상기 유량계 및 유량센서부는 주입되는 열매체의 양을 검출하고, 나아가 순환하는 저온열매체의 유량을 검출하게 된다. 그러므로 제어부는 고온열매체순환모듈(300)의 유량센서부와 비교하여 열매체 손실은 물론 전체 발전량도 산출하게 된다.
또한, 본 발명의 충전모듈은 필요에 따라 온도센서부 및 압력센서부 그리고 이들과 연계되어 값을 표시하는 온도계와 압력계가 더 구비될 수 있다. 물론 후술하는 저온열매체순환모듈(200)의 온도센서부 및 압력센서부와 병행하여 설치되는 것도 가능하지만 바람직하게는 어느 한쪽에만 설치는 것이 좋다.
저온열매체순환모듈(200)
본 발명에 따른 저온열매체순환모듈(200)은 상기 열매체충진모듈(100)의 상부에 위치하거나 또는 별도로 설치되어 축열조(400)로부터 저온열매체를 회수하고, 회수된 저온열매체는 집열기(20)로 압송하는 것이다.
따라서 본 발명에 따른 저온열매체순환모듈(200)은 열매체가 흐르는 유로(120-1)를 갖는 제1순환관(120)을 포함한다. 그리고 열매체를 펌핑하는 상기 메인펌프(102)와, 제1순환관(120)의 상부에서 일측으로 분기되어 연장된 배수관(240) 및 상기 배수관(240)에 설치되는 안전변(220) 그리고 배수관(240)을 개폐하는 압력조절밸브(242)로 구성된다.
상기 배수관(240)의 끝 부분에는 팽창탱크(260)가 연결되는 것이 바람직하다.
상기 제1순환관(120)은 하단에 축열조(400)에서 열교환이 이루어진 저온열매체를 회수하는 회수관(122)이 연결되고, 상단에는 집열기(20)에 저온열매체를 집열기(20)에 공급하는 저온열매체공급관(124)이 연결된다.
그러므로 상기 메인펌프(102)가 가동하면, 축열조(400)에서 열교환된 저온열매체가 회수관(122)을 통해 제1순환관(120)으로 유입되고, 유입된 저온열매체는 상부의 저온열매체공급관(124)을 통해 집열기(20)에 공급되며, 이 과정에서 안전변(220)과 압력조절밸브(242)가 동작하는 것이다.
상기 안전변(220)은 순환관 및 순환라인(104)의 내부 압력이 변화하고, 기계적 또는 전자적으로 설정된 압력 범위를 넘어서면 자동으로 개방되어 공기, 증기, 열매체를 배출하는 것으로 내부 압력을 조절하게 된다.
예를 들어 기계적인 설정은 스프링의 압축을 이용하며 설계된 스프링의 압축력 이상으로 압력이 증가하면 스프링을 밀어내고 증기가 배출되는 것이다.
상기 압력조절밸브(242)는 수동 또는 자동으로 구성될 수 있고, 수동 조작인 경우 사용자가 압력계(62)의 변화를 확인하고 개방 또는 폐쇄하는 것이다.
상기 팽창탱크(260)는 안전변(220)의 고장 및 안전변(220)에서 처리할 수 있는 용량을 넘었을 때 더 많은 증기 및 열매체를 배출하기 위한 것이다.
그러므로 상기 압력조절밸브(242)가 수동 또는 자동으로 개방되면 팽창탱크(260)는 공기, 증기 및 열매체를 흡수하고, 이를 정제하여 순환라인(104)에 다시 공급하거나 외부로 배출하여 폐기한다.
본 발명에 따른 저온열매체순환모듈(200)에는 온도센서부(41) 또는/및 압력센서가 설치되어 제1순환관(120) 내부의 온도 및 압력을 검출하고, 제어부(50)는 이를 수신하여 각 밸브 및 상기 메인펌퍼를 제어하게 된다.
또한, 본 발명의 저온열매체순환모듈(200)은 상기 열매체충진모듈(100)과 마찬가지로 온도계(61)와 압력계(62) 또는 유량계가 설치되어 안전변(220)의 고장, 센서부고장 및 오동작에 대비하고, 사용자 및 관리자는 이를 눈으로 확인하며 상기 압력조절밸브(242)를 수동으로 개방하게 된다.
온도센서설치부(30)
한편, 본 발명을 구성하는 상기 제1순환관(120)과 후술하는 제2순환관(320) 그리고 온수순환모듈(500)의 온수라인502)에는 온도를 측정하는 온도센서부가 설치되며, 본 발명에서는 가장 근접된 위치에서 정확한 온도가 측정되도록 온도센서설치부(30)를 구비하게 된다.
본 발명에 따른 온도센서설치부(30)는 주물성형 또는 파이프 가공 및 용접 또는 환봉을 가공 - 용접하고 절삭 가공하는 방법 등 여러 방법으로 제작될 수 있으나 본 발명에서는 주물 제작으로 순환관에 일체로 성형되는 것이 바람직하다.
온도센서설치부(30)는 상기 제1순환관(120) 또는 후술하는 제2순환관(320) 또는 펌프스테이션을 구성하는 모는 관체에 적용될 수 있으며, 여기서는 제1, 2 순환관에 적용된 것을 중심으로 설명한다.
본 발명의 온도센서설치부(30)는 도면과 같이, 외측은 제1,2순환관(120)(320)의 외부로 돌출되고, 상기 순환관들의 벽체와 일체로 성형되며 내측은 유로(120-1) 안쪽으로 일부가 돌출되어 열매체가 직접 접촉되게 성형된 검출부(32)로 구성된다.
상기 검출부(32)는 외측단에서 유로(120-1) 방향으로 온도센서부의 검출핀이 끼워지는 핀홀(36)이 절삭 가공되고, 유로(120-1) 방향으로 돌출된 돌출부위는 열매체가 접촉되는 접촉면(34)으로 구성된다. 또한, 상기 접촉면(34)을 중심으로 열매체가 머물도록 하는 정체요홈(38)도 마련된다.
그러므로 발명의 온도센서설치부(30)는, 주물 성형을 통해 제작되고, 후 가공 특히 드릴링 작업으로 핀홀(36)을 형성하게 되는데, 접촉면(34)의 두께는 최소만 남겨두어 센서부가 열매체에 가장 근접된 위치에서 온도를 검출하도록 하고, 아울러 최소 두께로 정확한 온도 측정이 가능하도록 구성된 것이다.
또한, 상기 정체요홈(38)은 상기 접촉면(34)을 중심으로 형성되는 홈으로써, 유로(120-11)를 따라 흐르는 열매체가 접촉면(34) 주변에서 오랜 시간 머물면서 열매체의 정확한 온도가 검출되도록 하는 것이다.
한편, 본 발명의 온도센서설치부(30)는 상기한 바와 같이 제1, 제2순환관(120)(320)에 일체로 성형되는 것이 바람직하지만, 별도로 제작되어 순환관에 이음되는 이음관 방식도 적용될 수 있다. 당연한 것이지만 본 발명의 온도센서설치부(30)에는 센서부가 아닌 온도계도 설치될 수 있고, 도면과 같이 온도센서설치부(30)를 직교로 각각 배치하여 온도계와 온도센서부를 함께 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 정체요홈(38)은 접촉면(34)을 중심으로 하는 동심원상에 적어도 2개 이상이 형성될 수 있다, 이때 정체요홈(38)은 접촉면에 가까울수록 폭과 깊이가 점차 커지게 된다.
그러므로 흐르는 열매체의 온도가 접촉면 외곽으로부터 순차적으로 전달되고, 접촉면에 근접된 정체요홈에 정체된 열매체 본래의 온도를 정확하게 검출할 수 있게 하는 것이다.
설치돌부(30a)
본 발명의 압력계 및 유량계 또는 압력 및 유량센서부가 설치되는 설치돌부(30a)는 상기 온도센서설치부(30)와 마찬가지로 주물 성형으로 제작되며, 펌프스테이션을 구성하는 제1,2순환관(120)(320)을 포함하는 열매체 순환라인(104)에 적용될 수 있다.
예를 들어 상기 설치돌부(30a)는 제1, 2순환관과 일체로 주물 성형되고, 외부로 돌출된 돌부를 마련되며, 이 돌부의 외측면에서 유로까지 구멍을 천공한 다음 압력 및 유량센서부 또는 압력계 및 유량계가 설치되게 하는 것이다.
마찬가지로 상기 설치돌부를 직교 또는 상하 연속으로 배치하여 압력센서부와 압력계, 유량센서부와 유량계가 함께 설치되도록 하는 것이 바람직하다.
고온열매체순환모듈(300)
본 발명에 따른 고온열매체순환모듈(300)은 유로(320-1)가 마련된 제2순환관(320)과, 상기 제2순환관(320)에 설치되는 세퍼레이터(340) 그리고 유량계63) 또는 온도계(61)를 포함하며, 상기한 온도센서설치부(30) 및 여기에 설치되는 온도센서부(41-1) 및 온도계(61) 그리고 압력센서 부, 유량센서부 등이 더 구비될 수 있다. 당연히 이들 센서부와 계측기는 비용 및 제어 그리고 설치환경에 따라 선택 적용될 수 있다.
상기 제2순환관(320)은 상기 제1순환관(120)에 인접하게 설치된다.
상기 제2순환관(320)의 상단은 집열기(20)에서 가열된 고온열매체가 유입되도록 하는 고온열매체유입관(322)이 연결되고, 하단은 고온열매체를 축열조(400)로 압송하는 유출관(324)이 구비되게 된다.
상기 세퍼레이터(340)는 제2순환관(320)에 연결되고, 고온열매체에 포함되는 포화 증기를 배출하여 고장 및 폭발을 미연에 방지하며, 여기에 공기를 배출하여 온도 및 압력이 정확하게 검출되도록 한다.
온도센서부, 압력센서부 그리고 유량센서부는 제2순환관(320)을 따라 흐르는 고온열매체의 온도, 유량 그리고 압력 변화를 검출하며 여기게 아날로그 방식의 계측도 가능하다.
한편, 본 발명은 컨트롤러를 포함하고 있다. 상기 컨트롤러는 센서부의 신호를 수신하고, 이를 통해 과열 방지하는 제어부(50)를 포함하며, 제어부를 통해 제어 방법은 후술한다.
축열조(400)
본 발명에 따른 축열조(400)는 측열탱크(402)와 이 측열탱크(402)에 설치되는 한쌍의 열교환부로 구성된다.
상기 측열탱크(402)는 내부에 축열물질이 충진되고, 상부에는 온수열교환부(440)가 구비되며, 하부에는 열매체열교환부(420)가 설치된다. 여기에 상기 측열탱크(402)의 상부 및 하부 각각에 온도센서부(41-3)(41-4)가 설치되어 열교환 효율을 검출하게 된다.
상기 축열물질은 물 또는 열매체 중 하나이다.
상기 열매체열교환부(420)는 상부에서 하부로 권취된 열교환코일로 구성되면 상단은 상기 고온열매체순환모듈(300)의 유출관(324)이 연결되고, 하단은 상기 저온열매체순환모듈(200)의 회수관(122)이 연결된다.
그러므로 고온열매체가 유입되면 열매체코일(422)을 따라 흐르며 측열탱크(402)에 채워진 축열물질과 열교환이 이루어지고, 열교환 후 저온열매체는 회수관(122)을 통해 저온열매체순환모듈(200)로 강제로 회수되어 집열기(20)로 보내지는 것이다.
상기 온수열교환부(440)도 온수코일(442)로 구성되며, 상기 온수코일(442)의 하단은 상수관(504) 직, 간접적으로 연결되어 상수가 공급되게 되고, 상기에서 열교환이 이루어진 축열물질이 상수 즉 냉수에 열을 전달하여 열교환이 이루어지도록 하며, 온수코일(442)을 통과하며 가열된 온수는 난방 및 온수로 사용되는 것이다.
본 발명 축열기의 특징은 열매체열교환부(420)와 온수열교환부(440)가 각각 구비되어 있다는 것이다. 이들이 축열물질을 통해 직간접적으로 열전도가 이루어짐으로써, 여름철 과열을 방지하며, 순환라인(104) 내부의 압력변화, 그리고 공기가 포함된 증기 발생을 억제할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 축열조(400)는 측열탱크(402)에 설치되는 적어도 하나 이상의 바람직하게는 축열탱크(402)의 상부 및 하부 각각에 온도센서부(41-3)(41-4)를 각각 구비하여 이들 신호에 따라 효과적으로 열을 관리하고 제어하며 고장 및 파손을 방지하게 된다. 이에 대해서는 후술한다.
온수순환모듈(500)
본 발명에 따른 온수순환모듈(500)은 온수라인502)과, 믹싱밸브(560)로 구성되며, 여기에 온도센서부(41-6) 및 온도계(61) 그리고 유량계가 더 구비될 수 있다.
상기 온수라인502)은 상기 축열조(400)에 상수를 공급하고, 온수 및 혼합수를 출수관(560)을 통해 실내에 배관된 난방관에 공급함으로 난방 및 온수의 가능하게 되는 것이다.
다시 말해 본 발명의 상기 온수라인502)은, 축열조(400)로부터 온수를 공급받아 굽수하는 입수관(540)과, 실내의 난방관에 온수를 공급하는 출수관(560)과, 외부로부터 상수를 공급하는 상수관(504) 및 상수 즉 냉수를 상기 축열조(400)의 온수코일(442)에 급수하는 냉수유입관(520) 그리고 온수와 냉수를 혼합하는 믹싱밸브(560)와 그리고 T자밸브로 구성된다.
여기에 급수펌프(미도시), 온도센서부와 유량센서부, 압력센서부 그리고 온도계, 유량계, 압력계가 더 구비될 수 있다.
상기 믹싱밸브(560)는 입수관(540)의 하부에 연결 설치되고, 상기 믹싱밸브(560)에 출수관(560)이 다시 연결되며, 상기 믹싱밸브(560)의 하부측 또는 출수관(560)의 대칭방향으로 믹싱밸브(560)와 연결되는 연장관(506)이 구비되고, 이 연장관(506)의 단부에 상기 T자밸브가 설치되게 된다.
상기 T밸브의 일측에는 상수관(504)이 연결되고, ,대향측에는 축열조(400)에 상수 즉 냉수를 공급하는 냉수유입관(520)이 연결된다.
한편, 상기 믹싱밸브(560)는 3-way로 구성되어 입수관(540), 출수관(560), 연장관(506)을 교호로 연결 폐쇄하게 된다.
이를테면, 온도센서부에서 측정된 온도변화 또는 사용자에 의해 설정된 온도, 그리고 계절에 따른 외부 온도의 변화에 따라 제어부 또는 다이어프램과 같은 기계적인 방법으로 내부 유로를 개방 페쇄하게된다.
예를 들어, 여름철 온수가 설정된 온도 이상으로 급격히 상승하거나 또는 사용자가 설정한 온도를 넘어 단시간에 원하는 혼합수를 얻기 어렵거나 또는 설정된 온도와 축열조(400)에서 공급되는 온수의 편차 큰 경우 밍싱밸브는 제어부의 신호에 따라 또는 설계된 다이어프램의 개폐온도에 따라 연결관 방향을 개방함으로 상수가 유입되도록 한다.
상수가 유입되면 온수와 혼합되고, 이 혼합수가 출수관(560)을 통해 난방관으로 공급되게 된다. 물론 일반적으로는 상수가 축열조(400)에 공급되도록 연결관 방향은 폐쇄된다.
다음은 상기한 각 순환모듈에 설치된 센서부의 신호에 따라 본 발명을 제어하는 동작 설명이다.
앞서 기술한 바와 같이 본 발명의 각 순환모듈(200),(300),(500) 및 집열기(20) 그리고 축열조(400)에는 온도센서부, 압력센서부, 유량센서부 중 어느 하나 이상으로 이루어진 센서부(40)가 설치되고, 하나 이상의 스위치로 이루어진 스위치부(710); 상기 센서부(40)의 각 센서부에서 검출한 데이터 및 이를 가공한 데이터를 저장하는 데이터저장부(72); 메인펌프(102)와 열선의 동작을 제어하는 출력제어부(730); 집열기(20)와 축열조(400) 및 각 구성요소의 온도와 동작 상태 및 고장 여부를 나타내는 표시부(740); 및 상기 센서부와 스위치와 데이터저장부와 출력제어부와 표시부(740) 사이에 접속되어, 상기 센서부를 통해 집열기(20)와 축열조(400) 및 각 구성요소의 온도와 동작을 검출하여 그 정상동작 여부와 상태를 나타내고, 축열 동작과, 과열 방지 동작과, 여름철 끓어 넘침 방지 동작 및 겨울철 동파 방지 기능 등을 수행하는 제어부(50);를 포함하는 컨트롤러(700)가 더 구비되게 된다.
상기 컨트롤러(700)는, 외부 기기와 통신을 수행하는 통신부;를 더 포함할 수 있다.
상기 출력제어부(730)는, 순환펌프제어부(731), 열선제어부(732), 보조열원의 동작을 제어하는 보조열원제어부(733), 차광 동작을 제어하는 차광제어부(734) 및 상기 믹싱밸브(560)를 제어하는 믹싱밸브제어부(735) 중 적어도 하나 이상을 선택적으로 더 포함하게 된다.
먼저 본 발명의 상기 제어부(50)는, 온도센서부의 값을 지속적으로 검출하여, 온도센서부의 저항값이 무한대로 측정될 경우에는 온도센서부의 단선으로 판단하고, 온도센서부의 값이 제로로 측정될 경우에는 온도센서부의 단락으로 판단하게 된다.
이는, 표시부(740)에 온도센서부의 정상동작 여부 및 고장 원인을 나타냄으로써 유지보수가 용이하도록 하기 위한 것이다.
상기 제어부는, 메인펌프(102)를 동작시키라는 신호가 발생되었는데도 불구하고, 일정 시간이 경과하도록 열매체 순환 경로에 있는 하나 이상의 온도 센서부의 값이 변화하지 않으면, 이를 메인펌프(102)의 고장으로 판단하게 된다.
또한, 열매체 순환라인(104) 상에 있는 하나 이상의 온도 센서부의 값을 검출할 경우에는, 집열기(20)의 온도를 검출하는 온도센서부(41-2)를 포함하여 검출하게 된다.
이는, 메인펌프(102)가 동작하면 열매체가 순환하여 온도센서부의 값이 변화하여야 하는데, 메인펌프(102) 온 신호가 발생된 후 일정 시간이 지나도록 온도센서부 값이 변화하지 않으면 열매체가 순환하지 않는다는 것이고, 이 특성으로 메인펌프(102)의 정상동작 여부를 판단하기 위한 것이다.
예를 들어, 집열기(20) 온도와, 펌프스테이션 각 순환모듈의 온도센서 부의 값을 검출하여 메인펌프(102) 온 신호가 발생된 후 일정 시간이 지나도록 상기 두 개 온도센서부의 값이 변화하지 않으면 열매체가 순환하지 않을 것으로 이를 메인펌프(102)의 고장으로 판단하게 된다.
상기 제어부(50)는, 메인펌프(102)를 동작시키라는 신호가 발생되었는데도 불구하고, 일정 시간이 경과하도록 펌프스테이션의 열매체순환모듈의 유량센서부(43)의 값이 변화하지 않으면, 이를 유량센서부의 고장으로 판단하여 표시하게 된다.
이는, 메인펌프(102)가 온되어 동작하면 열매체가 순환하게 되고, 이로 인해 유량센서부의 값이 당연히 바뀌어야 함을 이용하여 유량센서부의 고장 여부를 검출하는 것이다.
상기 제어부는, 압력센서부(42)의 값을 지속적으로 검출하여, 압력의 하강이 지속되면 이를 열매체의 누출로 판단하게 된다.
이는, 열매체 순환라인(104)에 누수가 발생되면 지속적으로 열매체가 누출되며 압력이 저하되고 다시 회복이 되지 않는다는 현상을 이용한 것이다.
상기 제어부(50)는 메인펌프(102)에 공급되는 전원을 제어하여 메인펌프(102)의 동작 속도를 가변시켜 제어할 수 있다.
상기 메인펌프(102)의 동작 속도를 가변 제어할 경우에는 교류 전원의 제로크로싱 점을 검출하여 제로크로싱 지점에서 메인펌프(102)의 동작을 온/오프 시킴으로써 전자파 발생을 저감시키는 것이다.
다시 말해 메인펌프의 속도를 가변시킬 경우에는 교류 전원의 제로크로싱 지점에서 메인펌프를 온/오프 시킴이 바람직하다. 이는, 제로크로싱 외 지점에서 온/오프 하므로 인해 발생하는 고조파 성분의 노이즈 발생을 방지하기 위한 것이다.
또한, 메인펌프가 정지된 상태에서 기동할 경우에는 낮은 속도에서 점차 높은 속도가 되도록 소프트 스타팅 제어를 함이 바람직하다.
이는, 순환펌프의 속도를 서서히 높임으로 인해 발생할 수 있는 열충격을 방지하기 위한 것이다.
한편, 본 발명은 메인펌프(102)의 동작을 제어할 경우에는, 각 온도센서부의 온도 차이에 따라 메인펌프의 속도를 가변 제어하게 된다.
예를 들어 적어도 2지점의 온도차를 10단계로 구분하고, 메인펌프의 동작 속도를 10단계로 구분하여, 상기 온도차가 크면 메인펌프의 동작 속도를 높이고, 온도차가 작으면 메인펌프의 동작 속도를 낮춤으로써 축열 효율을 높일 수 있다.
하나의 실시 예로 본 발명은 상하부측의 제1순환관, 제2순환관 또는 집열기와 축열조의 온도차 및 집열량을 산출하여 메인펌프(102)의 속도를 가변 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기와 같이 온도차를 10단계로 구분하고, 메인펌프의 동작 속도 10단계로 구분하여, 상기 2지점의 온도차가 크면 메인펌프의 동작 속도를 높이고, 온도차가 작으면 메인펌프의 동작 속도를 낮추어 제어하되, 집열량을 산출하여 메인펌프(102)의 동작 속도를 제어하게 된다.
즉, 집열기(20)와 축열조(400)의 온도와 유량을 검출하여 집열량을 산출하여, 동일한 유량인데도 온도차가 점점 커져서 집열량이 높아지면 현재의 순환펌프 동작 속도를 1단계 올려 제어하도록 구성할 수 있다. 이는 동일한 속도임에도 집열량이 높아진다는 것은 집열기(20)에서 집열되는 양이 더 많아졌다는 것을 의미하기 때문이다.
상기 제어부(50)는, 동파방지 기능이 수행되어 열선에 전원을 공급하라는 신호가 발생되었음에도 불구하고 일정 시간이 경과하도록 열선의 온도가 변화하지 않으면 이를 열선의 고장으로 판단하게 된다.
상기 제어부에서 메인펌프(102)의 동작을 제어하여 집열기(20) 과열 방지 기능을 수행할 경우에는, 집열기(20)의 온도를 검출하여 설정값 이상이 되면 메인펌프(102)를 동작시켜 열매체를 순환시킴으로써 집열기(20)의 온도가 열매체 온도 이상으로 과열이 방지되게 된다.
이는, 열매체가 축열조(400) 내부를 순환하여 열을 교환하고, 또한 축열조(400)는 100℃ 이하인 점을 이용하여 집열기(20)의 온도가 과도하게 상승하여 과열되는 것을 방지하는 기능으로, 태양열을 축열하는 기능과는 다른 루틴으로 동작한다.
예를 들어, 집열기(20)의 과열 방지 온도를 99℃로 설정하였을 경우, 집열기(20)의 온도가 99℃ 이상이 되면, 축열조(400)의 온도와 상관없이 메인펌프(102)를 동작시켜 열매체를 순환시킴으로써 집열기(20)의 과열을 방지한다. 이때 온도에 따라 메인펌프(102)의 동작 속도를 제어할 수 있음은 물론이다.
상기 제어부(50)에서 메인펌프(102)의 동작을 제어하여 펌프스테이션 과열 방지 기능을 수행할 경우에는, 펌프스테이션 내부의 온도를 검출하여 설정값 이상이면 메인펌프(102)를 동작시켜 열매체를 순환시킴으로써 펌프스테이션이 과열되는 것을 방지하게 된다.
이러한 기능은 집열기(20)에서 열매체 순환 경로(동관)를 통해 전도되는 열에 의해 밸브를 포함한 펌프스테이션 구성요소가 소손 및 파손되는 것을 방지하기 위한 것으로, 예를 들어, 열매체 순환라인(104), 열매체 회수 및 공급 또는 펌프스테이션 일측 온도를 검출하여 그 온도가 설정 값 이상이면 열매체를 순환시킴으로써 펌프스테이션이 과열되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기에 있어서 별도의 열교환기를 열매체 순환 경로에 설치하여 축열조(400)의 열을 외부로 방출하도록 구성할 수 있다.
다음은 본 발명에 적용되는 컨트롤러(700)의 구성을 더 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 상기 컨트롤러(700)는, 도면에 도시되는 바와 같이, 센서부(40)와, 스위치부(710)와, 표시부(740)와, 데이터저장부(720)와, 통신부(750)와, 출력제어부(730)를 제어부(50)에 접속하여 구성된다.
전원공급부(760)는 상기 각 구성요소에 동작전원을 공급한다. 상기 통신부(750)는 필요에 따라 선택적으로 구성된다.
상기 센서부(40)는, 하나 이상의 온도센서부로 이루어진 온도센서부(41), 하나 이상의 유량센서로 이루어진 압력센서부(42) 및, 하나 이상의 압력센서로 이루어진 유량센서부(43)로 이루어진다.
상기 온도센서부(40)는, 저온열매체의 공급 온도를 검출하는 저온열매체온도센서(41)와, 고온열매체슨환모듈의 온도를 검출하는 고온열매체온도센서(41-1)로 이루어지며, 필요에 따라 충진모듈에 더 설치될 수 있고, 배관의 온도를 검출하는 온도센서(미도시) 및 외부 온도를 검출하는 온도센서(미도시) 등을 더 포함하여 구성된다,
여기에 더하여 집열기(20)의 온도를 검출하는 집열기(20) 온도센서(41-2), 축열조(400) 즉 측열탱크(402)의 상부의 온도를 검출하는 축열조(400) 상부온도센서(41-3), 축열조(400) 하부의 온도를 검출하는 축열조(400) 하부온도센서(41-4)가 더 구비될 수 있다.
상기 배관의 온도를 검출하는 온도센서는, 겨울철 동파 방지를 위해 열매체 순환 배관 또는 급수 배관의 온도를 검출하는 온도센서를 말하며, 외부 온도를 검출하는 온도센서는 외기의 온도를 검출하는 온도센서를 말한다.
온도센서는 TRD(Resistance Temperature Detector), TC(Thermo Couple), 백금 온도센서 등으로 이루어진다. 이러한 온도센서 및 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 스위치부(410)는, 사용자에 의해 조작되는 다수개의 스위치(미도시)로 구성되거나, 또는 터치스크린 상에 구현된 스위치로 구성된다.
상기 표시부(740)는, 액정 디스플레이(LCD: Liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT LCD: Thin film transistor liquid crystal display), 플렉시블 디스플레이(Flexible display) 등으로 구성되어, 펌프스테이션 각 구성요소를 비롯한 태양열 축열 시스템 구성요소의 동작 및 상태 등을 나타낸다.
도 13 및 도 14는 상기 터치스크린상에 구현한 표시 화면 및 스위치를 나타낸 것으로, (7411)은 초기화면, (742)는 설정화면의 구성을 나타낸 것이다.
상기 데이터저장부(720)는 상기 제어부를 이루는 마이컴의 내장 메모리, 또는 상기 제어부의 제어를 받는 메모리로 이루어진다.
상기 통신부(750)는 외부장치(752)와 유선, 또는 무선 통신을 수행하여 정보를 교환하는 기능을 수행한다. 예를 들어, RS485, RS422, RS232, TCP/IP 등의 유선 통신이나 블루투스, 와이파이 등의 무선통신을 수행한다. 인터넷, 또는 무선통신망을 이용한 통신장치의 구성 및 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 출력제어부(730)는, 메인펌프(102)의 동작을 제어하는 메인펌프제어부(731)와, 겨울철 배관의 동파를 방지하는 열선(미도시)의 동작을 제어하는 열선제어부(732)를 필수 구성요소로 하고, 상기 믹싱밸브(560)의 동작을 제어하는 믹싱밸브제어부(735)가 더 구비될 수 있다.
또한, 본 발명은 보일러 같은 보조 열원의 동작을 제어하는 보조열원제어부(733)와, 집열기에 입사되는 빛을 차단하는 차광장치(미도시)의 동작을 제어하는 차광제어부(734)와, 방열팬의 동작을 제어하는 방열팬제어부(736)를 선택적 요소로 하여 구성된다.
차광장치(미도시)는 차광막과 이 차광막의 펼치고 접히는 동작을 제어하는 모터로 구성되어, 상기 모터의 동작을 제어하여 차광장치의 동작을 제어하는 것으로, 이러한 차광장치의 구성과 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 메인펌프제어부(731), 열선제어부(722), 보조열원제어부(733), 믹싱밸브밸브제어부(735) 및 차광제어부(734), 방열팬제어부(736)는 상기 제어부(50)의 제어를 받아 동작하는 릴레이, 스위칭 TR, SCR, TRIAC 등의 스위칭 소자로 구성됨이 바람직하다. 제어부의 제어신호에 의해 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 소자의 구성 및 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 전원공급부(760)는 상기 각 구성요소가 필요로 하는 직류전원, 또는 교류전원을 공급하는 장치로 그 상세한 구성 및 동작은 주지하는 바와 같으므로 생략한다.
이와 같이 구성된 컨트롤러는 각 구성요소의 상태 및 동작을 검출하고 제어하여, 도면에 도시되는 바와 같이, 센서검출표시단계(S110), 축열단계(S120), 과열방지단계(S130), 동파방지단계(S140), 집열량산출단계(S150) 및 통신단계(S160)을 수행하여, 센서 검출 및 표시 동작, 축열 동작, 과열 방지 동작, 동파 방지 동작, 집열량 산출 동작 및 통신 동작을 수행하고 이를 표시부(740)에 나타낸다.
이하, 상기 각 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.
표시부(740) 화면 구성 및 스위치부(710) 구성
상기 표시부(740)는 TFT LCD로 구성하여 터치스크린 기능이 가능하도록 구성한다.
표시화면은 매뉴얼을 보지 않고도 직관적을 알 수 있도록 그래픽 기능에 정보를 표시하도록 구성하며, 초기화면(741)과 설정화면(742)으로 구성하여 최소의 동작으로 원하는 동작을 수행할 수 있도록 구성한다.
초기화면(741)에서 T1은 집열기(20)의 온도를 검출하는 집열기(20) 온도센서(41-1), T2는 축열조(400)상부의 온도를 검출하는 축열조 상부온도센서(41-3), T3는 축열조(400) 하부의 온도를 검출하는 축열조 하부온도센서(41-4), T4는 저온열매체의 온도를 검출하는 온도센서(41), T5는 고온열매체 제2순환관(320)의 온도를 검출하는 회수모듈 온도센서(41-1), T6는 외기 온도를 검출하는 외기 온도센서를 나타내고, P는 메인펌프(102), F는 유량센서를 나타내도록 구성한다.
초기화면(741)에서 온도센서에 단선이 발생하면, 상기 T1 ~ T6의 문자 중 해당되는 센서를 나타내는 문자가 점멸되도록 하고, 온도센서에 단락이 발생하면 a1 ~ a6의 표시체 중 해당하는 표시체가 점멸되도록 하여 온도센서의 단선과 단락을 화면상에 나타내도록 구성한다.
a7은 순환모터가 동작될 때 점등되도록 구성하고, a8은 유량센서가 동작할 때 점등되도록 구성하며, a9은 상기 온도센서나 순환모터나 유량센서에 이상이 발생하였을 경우 점멸되도록 구성하여, 사용자가 a9의 “점검”표시창과 해당 구성요소의 점멸로부터 이상이 발생한 구성요소를 용이하게 알 수 있도록 구성한다.
s1 ~ s6는 터치 화면에 구성된 터치스위치로, s1은 자동운전 선택 버튼, s2는 수동운전 선택 버튼, s3는 방열운전 선택 버튼, s4는 동파 방지운전 선택 버튼, s5는 설정 버튼, s6은 그 버튼에 위에 표시되는 누적집열량과 누적시간을 클리어하는 버튼을 각각 나타낸다.
초기화면(741)의 하단의 T1 ~ T6는 각 온도센서의 값을 나타내며, F1은 분당 유량, H1은 분당 집열량을 각각 나타낸다.
자동 운전을 선택하는 “자동” 버튼(s1)과, 수동 운전을 선택하는 “수동” 버튼(s2)은 둘 중 하나는 서로 교변하여 선택되도록 구성된다. 즉, “자동”이 켜져 있으면 “수동”이 꺼지고,“수동”을 선택해서 켜면 “자동”이 꺼지도록 제어된다. 이는 아무것도 선택 안 된 상태로 있게 될 경우 발생할 수 있는 고열로 인한 고장을 방지하기 위한 것이다.
초기 설정 상태에서는 “자동” 운전이 디폴트로 수행되게 하고, “수동”은 필요 시 선택한다.
“방열”버튼(s3)과 “동파”버튼(s4)은 토글 모드로 동작되어 온/오프 되는 버튼이다. 즉, “방열”버튼(s3)이 눌리거나, 내부 프로그램 설정에 의해 방열기능이 수행되면 점등되고, 이후, “방열”버튼(s3)이 다시 눌리거나, 내부 프로그램 설정에 의해 방열기능이 종료되면 소등된다.
마찬가지로“동파”버튼(s4)이 눌리거나, 내부 프로그램 설정에 의해 동파기능이 수행되면 점등되고, “동파”버튼(s4)이 다시 눌리거나, 내부 프로그램 설정에 의해 동파기능이 종료되면 소등된다.
누적집열량을 초기화 시키는 “C” 버튼(s6)은 누를때마다, 누적 집열량과 누적 집열 시간을 초기화 시킨다.
각 동작 조건을 설정하는 “설정” 버튼(s5)이 눌리면 하위의 설정화면으로 이동한다.
수동으로 방열버튼이나 동파버튼이 선택되어 동작될 때에는 “점멸”하여 나타내고, 자동으로 방열버튼이나 동파버튼이 선택되어 동작될 때에는 “점등”하여 나타냄으로서, 수동으로 선택된 것인지 자동으로 수행되는 것인지의 여부를 나타낸다.
수동으로 방열버튼이나 동파버튼이 선택되어 동작될 때에는, 수동으로만 해제된다. 이는 수동을 선택된 동작에 대한 보호를 하기 위한 것이다. 이때, 수동으로 선택하더라도 일정시간(예: 24시간)이 지나면 자동으로 복귀하여 수동을 선택한 후 자동으로 복귀 안하였을 때 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
이와 같이 구성된 초기화면(431)은 태양열 축열 시스템의 및 펌프스테이션의 동작 및 상태를 한눈에 알 수 있도록 구성한 것으로, 사용자가 동작 상태를 확인하기 위해 여러번의 조작을 하여야 하는 번거로움을 제거한 것이다.
초기화면(7411)에서 “설정” 버튼(s5)이 선택되었을 시 이동하는 화면으로 각종 동작 조건을 설정하는 화면이다.
먼저, 초기 화면(741)에서 “설정” 버튼(s5)을 눌려 설정화면(742)이 호출되면 기 설정된 값을 표시한다.
이후, 해당 항목의 설정 값을 바꾸기 위해서는 해당 항목의 업화살표 버튼, 또는 다운 화살표 버튼을 누르면(처음 누룸), 해당 항목의 (기 설정된) 설정값이 점멸된다.
즉, 최초 버튼 선택 시 해당 항목 설정 값 점멸되고, 이후 업화살표 버튼, 또는 다운화살표 버튼을 눌러서 원하는 설정값으로 설정한다. 설정이 끝난 후, 선택버튼을 누르면 선택된 값이 고정(저장)되고, 점멸이 멈춤게 된다.
어떤 값이 설정된 상태에서(점멸되는 값이 없는 상태에서), 선택버튼을 한번 더 누르면 초기화면(741)으로 복귀하며, 이와는 별도로 아무 입력이 없는 상태에서 일정시간(예: 10초)이 경과되면 상위화면으로 복귀한다.
업화살표 버튼(s11)은 누를때마다 설정값을 1단위씩 올리는 동작을 수행하고, 다운화살표 버튼(s13)은 누를때마다 설정값을 1단위씩 내리는 동작을 수행한다.
이와 같이 구성된 스위치부(710)는 표시부(740)의 터치화면에 터시버튼으로 스위치를 구성함으로써 다양한 스위치 기능을 부여할 수 있음은 물론, 최소의 버튼 조작으로 원하는 동작 지시를 할 수 있음은 물론, 직관성과 시인성을 향상시켜 별도의 매뉴얼 없이도 직관적으로 알 수 있도록 구성된 것이다.
센서 검출 및 표시 동작(300a)
상기 제어부(50)는 각 센서부의 값을 지속적으로 독출하여 그 값 및 상태를 표시부(740)에 나타낸다.
온도센서부의 경우에는 각 온도센서부에서 검출된 값으로부터 단선 및 단락을 판단하여 나타낸다.
예를 들어, RTD 온도센서를 사용할 경우, 온도센서는 온도 값을 저항값으로 나타내게 되는데, 이 저항값을 검출하여 온도센서의 단선 여부 및 단락 여부를 판단하여 나타낸다. 즉, 온도센서가 단선 되었을 경우에는 온도센서의 값이 무한대가 되고, 단락이 되면 제로가 되는데 이를 이용하여 온도센서의 단선 내지 단락 여부를 검출하여 표시부(740)에 나타낸다.
메인펌프(102)의 경우에는 메인펌프(102)를 동작 시킨 후 일정 시간이 경과하도록 한군데 이상의 온도센서의 값이 변화가 없으면 이를 메인펌프(102)의 고장으로 판단한다.
즉, 메인펌프(102)가 동작하면 열매체가 순환되어 온도센서의 값이 변화되어야 하는데, 메인펌프(102)를 동작시키라는 신호가 제어부(50)에서 발생되었는데도 불구하고 일정 시간이 지나도록 한군데 이상의 온도센서의 값의 변화가 없으면 이를 메인펌프(102)의 고장으로 판단하여 전에는 알 수 없었던 메인펌프(102)의 고장 여부를 용이하게 알 수 있다.
예를 들어, 집열기(20)의 온도를 검출하는 집열기 온도센서(41-1, T1)와 열매체 유입관(322)에 설치된 회수모듈 온도센서(41-11, T4)의 값을 지속적으로 검출하여 메인펌프(102)를 동작시키라는 제어 명령이 발생되었음에도 불구하고 일 정시 동안(예: 30초) 상기 집열기 온도센서(T1)의 값과 회수모듈 온도센서(T4)의 값이 변화지 않으면, 이를 메인펌프(102)의 고장으로 판단하게 된다.
메인펌프(102)의 고장 여부를 판단하기 위한 온도센서의 값은, 열매체 순환 경로상에 설치된 온도센서부는 어떤 것이든지 가능하다.
상기 예에서, 온도센서부 2개의 값을 검출하여 판단하는 이유는 하나의 온도센서부의 값만 검출할 경우에는 열매체의 이송이 아니라 다른 원인에 의해 온도값이 변화할 수 있는 가능성을 배제하기 위한 것이다.
즉, 열매체가 순환하면 열매체 순환 경로에 있는 온도센서부의 값은 모두 바뀌게 되는데, 이를 검출하여 메인펌프(102)의 고장 여부를 판단하게 된다.
열매체 순환시에는 집열기(20)에 설치된 온도센서가 제일 급격한 온도 변화를 나타낼 수 있으므로, 이에 대한 온도 변화를 검출하여 판단함이 바람직하다.
유량센서부(43) 역시 메인펌프(102)와 같은 원리로 그 고장 여부를 검출함을 특징으로 한다.
즉, 메인펌프(102)를 동작시키라는 제어신호가 발생하였음에도 불구하고, 일정시간이 경과하도록 한군데 이상의 온도센서의 값이 변화하지 않으면 이를 유량센서부(43)의 고장으로 판단하여 표시부(740)에 나타낸다.
펌프스테이션 과열 방지 동작
펌프스테이션 과열 방지 동작은, 펌프스테이션 각 구성요소 (메인펌프(102), 각종 밸브 및 센서부)가 열로 인해 소손되거나 파손되는 것을 방지하기 위한 것으로, 고온열매체의 온도를 검출하여 설정값(예: 95℃) 이상일 경우 열매체를 무조건 순환시킴으로써 과열로부터 펌프스테이션 각 구성요소를 보호하기 위한 것이다.
동파 방지 동작
동파 방지 동작은, 축열조(400)에 공급되는 급수 배관의 동파를 방지하거나, 또는 열매체 순환 배관의 동파를 방지하기 위해 설치해 놓은 열선(미도시)을 동작시켜 동파를 방지하기 위한 것이다. 즉, 외기 온도, 또는 배관의 온도를 온도센서를 통해 검출하여 설정값(예: 0℃) 이하로 온도가 내려가면 출력제어부(730)의 열선제어부(732)를 통해 열선의 동작을 제어하여 히팅함으로써 배관이 동파 되는 것을 방지하는 동작을 수행한다.
컨트롤러 동작
펌프스테이션에 전원이 인가되면, 상기 제어부(440)는 도면에 도시되는 바와 같이, 센서검출표시단계(S110)를 수행한다.
즉, 온도센서의 값을 독출하여 표시부(740)에 나타내고, 정상동작 여부를 판단하여 표시부(740)에 나타내는 온도센서단계(S111)와, 유량센서부의 값을 독출하여 표시부(7400)에 나타내고, 정상동작 여부를 판단하여 표시부(740)에 나타내는 유량센서단계(S111)와, 압력센서의 값을 독출하여 표시부(740)에 나타내고, 정상동작 여부를 판단하여 표시부(740)에 나타내는 압력센서단계(S111)를 순차적으로 수행한다.
이후, 상기 제어부(50)는 축열단계(S120)를 수행하여 집열기 온도와 축열조(400) 온도를 비교하여 메인펌프(102)의 동작을 제어한다. 이때, 상기 메인펌프(102)는 집열기(20)와 축열조(400)의 온도차에 따라 가변 제어함이 바람직하다.
상기 축열단계(S120)를 수행한 후 제어부(50)는 과열방지단계(S130)를 수행한다.
즉, 집열기 과열방지기능 수행 조건 충족 여부를 검출하여 집열기 과열방지기능 수행하는 집열기과열방지단계(S131)와, 축열조(400) 과열방지기능 수행 조건 충족 여부를 검출하여 축열조(400) 과열방지기능 수행하는 축열조(400)과열방지단계(S132)와, 펌프스테이션 과열방지기능 수행 조건 충족 여부를 검출하여 펌프스테이션 과열방지기능 수행하는 펌프스테이션과열방지단계(S131)와, 여름철 과열방지기능 수행 조건 충족 여부를 검출하여 여름철 과열방지기능 수행하는 여름철과열방지단계(S131)를 순차적으로 수행한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 펌프스테이션
100 : 열매체충진모듈 200 : 저온열매체순환모듈
300 : 고온열매체순환모듈
400 : 축열조
500 : 온수순환모듈

Claims (15)

  1. 태양열을 집열하는 집열기에 저온열매체를 공급하고 집열기에서 열교환된 고온열매체를 축열기에 공급하는 펌프스테이션으로써,
    제1순환관에 설치된 메인펌프를 중심으로 하부는 열매체 순환라인에 열매체를 충진하는 열매체충진모듈로 구성되고, 상부는 저온열매체를 순환시키는 저온열매체순환모듈로 구성되며,
    상기 제1순환관에 인접하는 제2순환관을 구비하고, 상기 제2순환관이 고온열매체를 축열조에 공급하는 고온열매체순환모듈로 구성되는 것을 포함하는 펌프스테이션.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1순환관은,
    열매체가 흐르는 유로와
    일측으로 연장 분기된 분기관과,
    온도센서부 및 온도계가 설치되는 온도센서설치부 및
    압력계, 압력센서부 또는 유량계, 유량센서부가 선택적으로 설치되는 설치돌부가 일체로 성형된 것을 포함하는 펌프스테이션.
  4. 제 1항에 있어서,
    제2순환관은,
    열매체가 흐르는 유로와
    온도센서부 및 온도계가 설치되는 온도센서설치부 및
    압력계, 압력센서부 또는 유량계, 유량센서부가 선택적으로 설치되는 설치돌부가 일체로 성형된 것을 포함하는 펌프스테이션.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 온도센서설치부는
    상기 제1, 2순환관에 일체로 성형되고, 일단은 제1, 2 순환관의 유로 안쪽으로 더 돌출되어 열매체가 접촉하는 접촉면이 구비되고 타 단은 제1,2순환관의 외부로 돌출되는 검출부로 구성되며,
    상기 제1,2순환관의 내측벽에 상기 접촉면을 중심으로 하는 동심원상에 열매체가 정체되게 하는 정체요홈이 형성되고, 상기 검출부의 외면에서 유로에 근접하는 위치까지 핀홀이 형성되며
    상기 핀홀에 온도센서 및 온도계의 검출핀이 끼워지는 것을 포함하는 펌프스테이션.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 정체요홈은 접촉면을 중심으로 하는 동심원상에 적어도 2개 이상이 형성되고,
    이 정체요홈은 접촉면에 가까울수록 폭과 깊이가 점차 커지는 것을 포함하는 펌프스테이션.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열매체충진모듈은,
    열매체가 흐르는 유로가 형성된 제1순환관과,
    상기 제1순환관에 설치되는 메인폄프와,
    상기 제1순환관에서 분기된 충진관과, 드레인관 및
    제1순환관과 충진관, 드레인관을 개폐하는 개폐밸브로 구성된 것을 포함하는 펌프스테이션.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 열매체충진모듈의 제1순환관에, 내부 온도를 검출하는 온도센서부와 압력 센서부 그리고 유량 센서부가 선택적으로 설치되고,
    온도계, 압력계, 유량계가 선택 설치되는 것을 포함하는 펌프스테이션.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제1순환관은 충진관과 드래인관이 일측을 분기 연장되고,
    이들 제1순환관, 충진관, 드래인관 각각에 설치되는 개폐밸브는 체크 밸브, 볼밸브 또는 수동 및 자동 밸브 중 어느 하나인 것을 포함하는 펌프스테이션.
  10. 제 1항에 있어서
    상기 저온열매체순환모듈은,
    제1순환관에서 분기된 배수관과,
    상기 배수관에 설치되는 안전변으로 구성된 것을 포함하는 펌프스테이션.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 배수관에 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브가 구비되고,
    이 배수관에 압력조절밸브에 의해 제1순환과 연결 또는 차단되는 팽창탱크가 연결된 것을 포함하는 펌프스테이션.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 저온열매체순환모듈의 제1 순환관에, 내부 온도를 검출하는 온도센서부와 압력 센서부 그리고 유량 센서부가 선택적으로 설치되고,
    온도계, 압력계, 유량계가 선택 설치되는 것을 포함하는 펌프스테이션.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 고온열매체순환모듈은,
    제2순환관이 주물로 일체로 성형되고, 이 제2순환관에 세퍼레이터가 더 구비된 것을 포함하는 펌프스테이션.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제1, 2순환관 각각의 상단 및 하단에 유니온관을 구비하고,
    상기 제1순환관은 유니온관으로 메인펌프의 상, 하단에 연결되는 것을 포함하는 펌프스테이션.

  15. 삭제
KR1020230126537A 2023-09-21 2023-09-21 펌프스테이션 KR102654305B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230126537A KR102654305B1 (ko) 2023-09-21 2023-09-21 펌프스테이션

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230126537A KR102654305B1 (ko) 2023-09-21 2023-09-21 펌프스테이션

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102654305B1 true KR102654305B1 (ko) 2024-04-02

Family

ID=90714560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230126537A KR102654305B1 (ko) 2023-09-21 2023-09-21 펌프스테이션

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102654305B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200206785Y1 (ko) * 2000-06-23 2000-12-15 이금자 배관 장착형 측정계기 조립체
KR100590385B1 (ko) 2003-12-30 2006-06-15 한국건설기술연구원 가정용보일러와 연계한 태양열 급탕, 난방 시스템
KR100957593B1 (ko) * 2009-09-04 2010-05-13 주식회사 디씨아이 태양열을 이용한 온수/온열 제어 시스템
JP2011080998A (ja) * 2009-10-07 2011-04-21 Wika Alexander Wiegand Se & Co Kg 管部の測定器
JP2012002442A (ja) * 2010-06-17 2012-01-05 Rinnai Corp 太陽熱利用給湯システム
KR101557754B1 (ko) 2014-01-14 2015-10-06 주식회사 경동나비엔 태양열 온수시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200206785Y1 (ko) * 2000-06-23 2000-12-15 이금자 배관 장착형 측정계기 조립체
KR100590385B1 (ko) 2003-12-30 2006-06-15 한국건설기술연구원 가정용보일러와 연계한 태양열 급탕, 난방 시스템
KR100957593B1 (ko) * 2009-09-04 2010-05-13 주식회사 디씨아이 태양열을 이용한 온수/온열 제어 시스템
JP2011080998A (ja) * 2009-10-07 2011-04-21 Wika Alexander Wiegand Se & Co Kg 管部の測定器
JP2012002442A (ja) * 2010-06-17 2012-01-05 Rinnai Corp 太陽熱利用給湯システム
KR101557754B1 (ko) 2014-01-14 2015-10-06 주식회사 경동나비엔 태양열 온수시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2191210C (en) Multi-function self-contained heat pump system with microprocessor control
JP4372096B2 (ja) ヒートポンプ給湯機および該ヒートポンプ給湯機の制御方法
US5224466A (en) Process for converting solar energy into heat and device for implementing the process
KR20030096066A (ko) 급탕기
KR101155006B1 (ko) 히트펌프 및 히트펌프의 제어방법
JP5226384B2 (ja) 貯湯式給湯装置及び貯湯式給湯暖房装置
KR100684125B1 (ko) 태양열을 이용한 보일러 시스템의 운영 제어방법
JP2011149673A (ja) 太陽熱給湯システム
KR102654305B1 (ko) 펌프스테이션
KR102654306B1 (ko) 온수순환 및 축열조의 제어를 포함하는 펌프스테이션
KR102654304B1 (ko) 태양열 축열 시스템
KR100906199B1 (ko) 태양열을 이용한 온수 공급 단일 펌프 시스템
CN203052987U (zh) 即热式热水器
CN104132489B (zh) 风冷热泵冷热水机组及其控制方法
JP6570874B2 (ja) 蓄熱システム
KR102619543B1 (ko) 원격제어 멀티라인 태양열 펌프스테이션
JP4867282B2 (ja) 給湯装置
KR102619542B1 (ko) 원격 모니터링 태양열 펌프스테이션
KR101555959B1 (ko) 태양열 집열장치
JP2013200069A (ja) 太陽熱集熱装置の凍結防止システムおよび太陽熱集熱装置
CN208952424U (zh) 一种内外螺旋换热结构的高碳分子发热油电热水器
JP2004340450A (ja) 貯湯式給湯装置およびサーモスタット
WO2010055519A1 (en) Freeze protection system for solar heating collector
KR101041221B1 (ko) 지열히트펌프
JPS5828953A (ja) 太陽熱集熱装置